多無人機系統協同偵察規劃算法研究

梁烽楊，楊毅鈞，劉功龍，萬 兵，高王升

（上海機電工程研究所，上海 201109）

0 引 言

無人機（unmanned aerial vehicle，UAV）是一種具備自主飛行和獨立執行任務能力的新型作戰平臺，能夠執行軍事偵察、監視、搜索、通信中繼等多項任務。復雜多變的戰場環境使得單架無人機已無法適應作戰需求，研究多無人機的協同任務規劃是現代戰爭發展的必然要求。2018年3月，美空軍研究實驗室曾展示C-130 運輸機空中投放無人機集束柱，釋放大量無人機實施蜂群作戰的構想。中航工業早在2016年9月就公布了蜂群無人機集群作戰系統的宣傳視頻。通過無人機個體之間的信息交互協作，實現大規模群體的智能協同行為，能完成遠超個體能力的復雜任務。

在執行協同偵察任務時，需要決策者根據無人機性能、所處基地、偵察目標等信息規劃起飛點、飛行航跡等，使得多無人機協同偵察的整體效能最大，且代價最小。多無人機協同偵察任務問題實質上是一個多目標、多約束、強耦合的復雜多目標優化與決策問題，解決問題的關鍵是完成多無人機的航跡規劃并形成調度策略。

1 協同偵察航跡規劃分析

本文結合一個假定的多無人機系統協同偵察任務進行規劃分析。

假定某無人機偵察單元現配屬有P01～P07 共7個無人機基地，各基地均配備一定數量的偵察無人機（各基地具體坐標、配備的無人機數量見表1）。偵察無人機的巡航飛行速度為200 km/h，最長巡航時間為10 h，巡航飛行高度為1 500 m，最小轉彎半徑70 m。受燃料限制，無人機在飛行過程中應盡可能減少轉彎、爬升、俯沖等機動動作。……